IMX6ULL开发板Linux设备树实验 [操作系统入门]

Z时代
2024-01-10
分类：综合

在上一节迅为IMX6ULL开发板已经对DTS的语法做了比较详细的介绍，在本节中根据前面讲解的语法，从头到尾编写一个小型的设备树文件。我们会以一个虚拟的设备作为参考，提前假设一些外部设备和功能。当然这个虚拟的设备没有任何的意思，只是为了复习掌握前面学习的设备树语法。在实际产品的开发过程中，我们不需要从头编写一个dts设备树文件，一般都是使用soc厂商提供的dts文件，我们只需要根据自己的实际情况修改添加自己的内容即可。

下面这个假设的设备，制造商为“Acme”，并命名为“Coyote‘s Revenge”，具体功能如下：

l 一个32位ARM CPU

l 处理器本地总线连接到内存映射的串行口、spi 总线控制器、i2c 控制器、中断控制器和外部总线桥

l 256MB SDRAM起始地址为0

l 两个串口起始地址：0x101F1000和0x101F2000

l GPIO控制器起始地址：0x101F3000

l 带有一下设备的SPI控制器起始地址：0x10170000

n MMC插槽的SS管脚连接至GPIO #1

l 外部总线桥挂载一下设备

n SMC SMC91111 以太网，起始地址：0x10100000

l i2c控制器起始地址：0x10160000，并挂载一下设备

n Maxim DS1338实时时钟，响应至从地址11010000（0x58）

n 64MB NOR闪存起始地址：0x30000000

1、初始结构

第一步就是要给这个虚拟的设备构建一个基本结构，这是一个有效的设备树的最基本的结构，在这个阶段需要唯一的标识该设备：

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

};

2、添加CPU处理器

接着就是描述每个CPU了，先添加一个名为“cpus”的容器节点，然后为每个CPU分别添加子节点，具体到我们的情况就是一个ARM的双核Cortex A9系统。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

cpus {

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

1、添加设备

系统中的每个设备都表示为一个设备树节点，所以接下来就应该为这个设备树填充设备节点，我们先简单的形成一个框架，设备节点中的某些属性在后面不断添加。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

cpus {

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl011";

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl011";

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl061";

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl190";

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl022";

};

external-bus {

[email protected],0 {

compatible = "smc,smc91c111";

};

[email protected],0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

[email protected] {

compatible = "maxim,ds1338";

};

[email protected],0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

};

在此树中，已经为系统中的每个设备添加了节点，而且这个层次结构也反映了设备与系统的连接方式。例如，外部总线上的设备就是外部总线节点的子节点，i2c 设备就是 i2c 总线节点的子节点。通常，这个层次结构表现的是 CPU 视角的系统视图。

2、CPU编址

现在这个树还是无效的，因为他缺少关于设备之间的关联信息，接下来我们添加这些属性信息。

cpus {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <0>;

};

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <1>;

};

在 cpu 节点中，#address-cells 设置为 1，#size-cells 设置为 0。这意味着子节点的 reg 值是一个单一的 uint32，这是一个不包含大小字段的地址，为这两个 cpu 分配的地址是 0 和 1。cpu 节点的 #size-cells 为 0 是因为只为每个 cpu 分配一个单独的地址。

3、内存映射设备

与 cpu 节点里单一地址值不同，应该分配给内存映射设备一个地址范围。#size-cells 声明每个子节点的 reg 元组中长度字段的大小。在接下来的例子中，每个地址值是 1 cell（32 位），每个长度值也是 1 cell，这是典型的 32 位系统。

/ {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

...

[email protected] {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f0000 0x1000 >;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f2000 0x1000 >;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl061";

reg = <0x101f3000 0x1000

0x101f4000 0x0010>;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl190";

reg = <0x10140000 0x1000 >;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl022";

reg = <0x10115000 0x1000 >;

};

...

};

一些挂在总线上的设备有不同的编址方案。例如一个带独立片选线的设备也可以连接至外部总线。由于父节点会为其子节点定义地址域，所以可以选择不同的地址映射来最恰当的描述该系统。

external-bus {

#address-cells = <2>

#size-cells = <1>;

[email protected],0 {

compatible = "smc,smc91c111";

reg = <0 0 0x1000>;

};

[email protected],0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

reg = <1 0 0x1000>;

[email protected] {

compatible = "maxim,ds1338";

};

[email protected],0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

reg = <2 0 0x4000000>;

};

外部总线的地址值使用了两个 cell，一个用于片选号；另一个则用于片选基址的偏移量。而长度字段则还是单个 cell，这是因为只有地址的偏移部分才需要一个范围量。所以，在这个例子中，每个 reg 项都有三个 cell：片选号、偏移量和长度。

4、非内存映射设备

其他的设备没有被映射到处理机总线上。虽然这些设备可以有一个地址范围，但他们并不是由 CPU 直接访问。取而代之的是，父设备的驱动程序会代表 CPU 执行简介访问。

以 i2c 设备为例，每个设备都分配了一个地址，但并没有与之关联的长度或范围信息。这看起来和 CPU 的地址分配很像：

[email protected],0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

reg = <1 0 0x1000>;

[email protected] {

compatible = "maxim,ds1338";

reg = <58>;

};

5、地址转换

前面描述了如何给设备分配地址，但目前来说这些地址还只是设备节点的本地地址，最终要将这些地址映射成 CPU 可使用的地址

根节点始终描述的是 CPU 视角的地址空间。根节点的子节点已经使用的是 CPU 的地址域，所以它们不需要任何直接映射。例如，[email protected] 设备就是直接分配的 0x101f0000 地址。

那些非根节点直接子节点的节点就没有使用 CPU 地址域。为了得到一个内存映射地址，设备树必须指定从一个域到另一个域地址转换地方法，而 ranges 属性就为此而生。

下面就是一个添加了 ranges 属性的示例设备树。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

...

external-bus {

#address-cells = <2>

#size-cells = <1>;

ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet

1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller

2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash

[email protected],0 {

compatible = "smc,smc91c111";

reg = <0 0 0x1000>;

};

[email protected],0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

reg = <1 0 0x1000>;

[email protected] {

compatible = "maxim,ds1338";

reg = <58>;

};

[email protected],0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

reg = <2 0 0x4000000>;

};

那么这三个 ranges 被翻译为：

从片选 0 开始的偏移量 0 被映射为地址范围：

0x10100000..0x1010ffff

从片选 0 开始的偏移量 1 被映射为地址范围：

0x10160000..0x1016ffff

从片选 0 开始的偏移量 2 被映射为地址范围：

0x30000000..0x10000000

另外，如果父地址空间和子地址空间是相同的，那么该节点可以添加一个空的 range 属性。一个空的 range 属性意味着子地址将被 1:1 映射到父地址空间。

8、添加中断

与遵循树的自然结构而进行的地址转换不同，机器上的任何设备都可以发起和终止中断信号。另外地址的编址也不同于中断信号，前者是设备树的自然表示，而后者者表现为独立于设备树结构的节点之间的链接。描述中断连接需要四个属性：

■ interrupt-controller -一个空的属性定义该节点作为一个接收中断信号的设备。

■ #interrupt-cells - 这是一个中断控制器节点的属性。它声明了该中断控制器的中断指示符中 cell 的个数（类似于 #address-cells 和 #size-cells）。

■ interrupt-parent -这是一个设备节点的属性，包含一个指向该设备连接的中断控制器的 phandle。那些没有 interrupt-parent 的节点则从它们的父节点中继承该属性。

■ interrupts - 一个设备节点属性，包含一个中断指示符的列表，对应于该设备上的每个中断输出信号。

中断指示符是一个或多个 cell 的数据（由 #interrupt-cells 指定），这些数据指定了该设备连接至哪些输入中断。在以下的例子中，大部分设备都只有一个输出中断，但也有可能在一个设备上有多个输出中断。一个中断指示符的意义完全取决于与中断控制器设备的 binding。每个中断控制器可以决定使用几个 cell 来唯一的定义一个输入中断。

/ {

compatible = "acme,coyotes-revenge";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <1>;

interrupt-parent = <&intc>;

cpus {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <0>;

};

[email protected] {

compatible = "arm,cortex-a9";

reg = <1>;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f0000 0x1000 >;

interrupts = < 1 0 >;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl011";

reg = <0x101f2000 0x1000 >;

interrupts = < 2 0 >;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl061";

reg = <0x101f3000 0x1000

0x101f4000 0x0010>;

interrupts = < 3 0 >;

};

intc: [email protected] {

compatible = "arm,pl190";

reg = <0x10140000 0x1000 >;

interrupt-controller;

#interrupt-cells = <2>;

};

[email protected] {

compatible = "arm,pl022";

reg = <0x10115000 0x1000 >;

interrupts = < 4 0 >;

};

external-bus {

#address-cells = <2>

#size-cells = <1>;

ranges = <0 0 0x10100000 0x10000 // Chipselect 1, Ethernet

1 0 0x10160000 0x10000 // Chipselect 2, i2c controller

2 0 0x30000000 0x1000000>; // Chipselect 3, NOR Flash

[email protected],0 {

compatible = "smc,smc91c111";

reg = <0 0 0x1000>;

interrupts = < 5 2 >;

};

[email protected],0 {

compatible = "acme,a1234-i2c-bus";

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

reg = <1 0 0x1000>;

interrupts = < 6 2 >;

[email protected] {

compatible = "maxim,ds1338";

reg = <58>;

interrupts = < 7 3 >;

};

[email protected],0 {

compatible = "samsung,k8f1315ebm", "cfi-flash";

reg = <2 0 0x4000000>;

};

需要注意的事情：

■ 这个机器只有一个中断控制器：[email protected]。

■ 中断控制器节点上添加了‘inc:’标签，该标签用于给根节点的 interrupt-parent 属性分配一个 phandle。这个 interrupt-parent 将成为本系统的默认值，因为所有的子节点都将继承它，除非显示覆写这个属性。

■每个设备使用 interrupts 属性来不同的中断输入线。

■ #interrupt-cells 是 2，所以每个中断指示符都有 2 个 cell。本例使用一种通用的模式，也就是用第一个 cell 来编码中断线号；然后用第二个 cell 编码标志位，比如高电平/低电平有效，或者边缘/水平触发。对于任何给定的中断控制器，请参考该控制器的 binding 文档以了解指示符如何编码。